第三节 化学反应的速率和限度第1课时 化学反应速率 三维目标 知识与技能 过程与方法 情感、态度 与价值观 1．理解化学反应速率的含义(重点) 2．了解影响化学反应速率的因素(重点) 通过实验探究分析影响化学反应速率的因素，培养设计定量实验的能力以及分析和处理实验数据的能力 有参与化学科技活动的热情，有将化学知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断 思维激活 为什么鲜牛奶放入冰箱内可以存放4～6天，而在常温下只能保存48小时呢？这是因为温度不同使两者的反应速率不同，那什么是反应速率呢？影响反应速率的因素除了温度外，还有什么呢？
自学导引 一、化学反应速率
1．不同的化学反应进行的快慢千差万别，快与慢是相对而言的，化学反应过程进行的快慢用反应速率来表示。
2．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正
－－－－
值)来表示。化学反应速率的单位为mol·L1·s1或mol·L1·min1。
二、影响化学反应速率的因素
升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。催化剂能极大地增大化学反应速率。温度、固体的表面积、反应物的状态、溶液的浓度、催化剂等都是影响化学反应速率的因素。
思考题 固体的表面积、溶液的浓度变化是如何影响化学反应速率的？
答案 增大固体表面积能增大化学反应速率，增大反应物的浓度也能增大化学反应速率。
名师解惑 一、化学反应速率的概念及计算
1．化学反应速率的概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量。
Δc
其数学表达式可表示为v＝。其中Δc是某物质浓度的变化量，可以指溶液中的某一溶质，
Δt
也可以指在密闭容器中的某一气体，反应速率是某段时间内的平均反应速率。
2．化学反应速率与化学计量数的关系
同一反应在相同条件下可用不同物质来表示其反应速率，其比值等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，则v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝
v(A)v(B)v(C)v(D)
a∶b∶c∶d 或＝＝＝。
abcd
3．比较同一化学反应速率的快慢时，要将用不同物质表示的反应速率转化成用同一物质表示的反应速率。
[特别提醒]
①对于有固体或纯液体参加的反应，由于在一定条件下，固体的密度是固定不变的，所以固体物质在化学反应中的浓度不变(可视为常数)，因此，不能用固体物质来表示化学反应速率。但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的因素之一。如煤粉由于表面积大，燃烧就比煤块快得多。
②对于同一化学反应，在相同的反应时间内，用不同的物质来表示其反应速率，其数值可能不同，但表示的意义是相同的，即一种物质的化学反应速率也就代表了整个反应的化学反应速率。
二、影响化学反应速率的因素
1．内因(主要因素)
对于不同的化学反应，参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素。 2．外因(外界条件)
对于同一化学反应，外界条件不同，反应速率也不同，其中常见的外界条件有浓度、压强、温度、催化剂等。
(1)温度对化学反应速率的影响
在其他条件不变的情况下，升高温度，化学反应速率加快；降低温度，化学反应速率减慢。
原理运用：通常采用调控温度的方法控制化学反应速率，如用电冰箱储藏食物等。 [特别提醒]
温度对化学反应速率的影响，与反应物状态无关。 (2)催化剂对化学反应速率的影响
加入催化剂能极大地增大化学反应速率。
原理运用：据统计，约有80%的化工生产过程都要用到催化剂，以增大反应速率，提高生产效率。
[特别提醒]
有的催化剂(正催化剂)能够增大反应速率，有的催化剂(负催化剂)能够减小化学反应速率，若无特殊说明，通常所说的催化剂都是正催化剂。
(3)浓度对化学反应速率的影响
当其他条件不变时，增加反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率。
[特别提醒]
对于纯液体或固体物质，可认为其浓度为“常数”，它们的量的改变不会影响化学反应速率。
(4)其他影响因素
①固体表面积对化学反应速率的影响：固体颗粒越小，其表面积越大，与其他反应物的接触面积也越大，则化学反应速率就越大。
②反应物的状态对化学反应速率的影响：一般来说，配成溶液反应，或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触机会，有利于增大反应速率。
③压强对化学反应速率的影响：对于有气体参加的化学反应来讲，其他条件不变时，压缩容器以增大反应体系的压强，相当于增大反应物浓度，则化学反应速率加快。
[特别提醒]
保持容器容积不变，充入惰性气体(或不参加反应的气体)，由于反应物的浓度不变，故化学反应速率不变；若容器容积可变(压强不变)，充入惰性气体(或不参加反应的气体)，则化学反应速率减慢。
④化学反应形成原电池，也能增大化学反应速率。 三、化学反应速率快慢的判断与测定
1．定性判断：对于现象明显的反应，通常可以通过观察反应物消失的快慢或生成物出现的快慢对这个反应的快慢进行判断。例如：
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑产生气泡快，反应速率大； Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑产生气泡慢，反应速率小。
2．定量测定：可以设计适当的实验方案来测定化学反应速率，如Mg和盐酸反应，根据生成的H2难溶于水，可组装实验装置，让产生的H2将容器中的水排入测量器中，就可计算出氢气的生成速率，还可以依据反应关系计算出盐酸的消耗速率。
典例导析 知识点1：化学反应速率的有关计算
例1 将1 mol N2和3 mol H2通入4 L的密闭容器中反应，半分钟后测得H2的物质的量为2.1 mol，现用如下三种物质在单位时间内的浓度变化来表示该反应速率：①v(N2)＝0.15
－1－1
mol·L·min
－－－－
②v(H2)＝1.05 mol·L1·min1 ③v(NH3)＝0.30 mol·L1·min1 ，其中正确的是( )
A．①②
解析 根据N2＋3H2
B．②③
高温、高压催化剂
C．①③ D．①②③
2NH3可知，Δn(N2)＝0.3 mol，Δn(H2)＝0.9 mol，
0.3 mol0.9 mol－－
Δn(NH3)＝0.6 mol，所以Δc(N2)＝＝0.075 mol·L1，Δc(H2)＝＝0.225 mol·L1，
4 L4 L
－1
0.075 mol·L0.6 mol－－－
Δc(NH3)＝＝0.15 mol·L1，则v(N2)＝＝0.15 mol·L1·min1，v(H2)＝
4 L0.5 min－1－
0.225 mol·L0.15 mol·L1－1－1－－
＝0.45 mol·L·min，v(NH3)＝＝0.30 mol·L1·min1。
0.5 min0.5 min答案 C
－
跟踪练习1 在Al与稀H2SO4的反应中，已知10 s末H2SO4的浓度减少了0.6 mol·L1，若不考虑反应过程中溶液体积的变化，则10 s内生成Al2(SO4)3的平均反应速率为( )
－－－－
A．0.02 mol·L1·s1 B．0.04 mol·L1·s1
－－－－
C．0.06 mol·L1·s1 D．0.18 mol·L1·s1 答案 A
知识点2：影响化学反应速率的因素
－
例2 100 mL 6 mol·L1 H2SO4与过量的铁粉反应，在一定温度下，为了减缓反应进行的速率，但又不影响生成H2的总量，可向反应物中加入适量的( )
A．Na2CO3溶液 B．Na2SO4溶液 C．盐酸 D．K2SO4固体
＋
解析 A项中H2SO4和Na2CO3溶液反应消耗H，会使生成H2的量减少；B项中加入
＋＋
Na2SO4溶液，使c(H)减小，但n(H)不变，所以反应速率减慢，但产生H2的总量不变；C
＋
项中加入盐酸会使n(H)增大，从而使产生H2的量增大；D项中加入K2SO4固体对反应速率无影响。
答案 B
跟踪练习2 对于密闭容器中进行的反应：C＋O2=====CO2，下列叙述中错误的是( ) ．．A．将炭块磨成粉末状可以加快反应速率 B．升高温度可以加快反应速率 C．增大压强可以加快反应速率
D．增加炭块的量可以加快反应速率 答案 D
点燃
同步测控 小试牛刀
1．下列四幅图所表示的变化中，反应速率最快的是( )
答案 B
2．决定化学反应速率的主要因素是( ) A．反应物的浓度 B．反应温度
C．催化剂 D．反应物的性质 答案 D
3．假如你是某化工厂的总工程师，为了加快化学反应速率进而提高经济效益，你应优先考虑的措施是( )
A．选用适宜的催化剂 B．采用高压 C．采用高温 D．增大反应物的浓度 答案 A
4．下列对“化学反应速率”的理解正确的是( ) A．化学反应速率表示的是化学反应进行的限度
B．化学反应速率可以用单位时间内反应物浓度的减少量来表示 C．对于任何化学反应来说，反应速率越快，反应现象就越明显 D．化学反应速率可以是正值，也可以是负值 答案 B
5．下列措施对加快反应速率有明显效果的是( ) A．Na与水反应时，增加水的用量
B．Al与稀硫酸反应制取H2时，改用浓硫酸 C．Na2SO4与BaCl2两种溶液反应时，增大压强
D．大理石和盐酸反应制取CO2时，将块状大理石改为粉末状 答案 D
6．下列说法中正确的是( )
A．决定反应速率的主要因素是催化剂 B．食物放在冰箱中可以减缓变质的速率
－－－
C．化学反应速率为0.8 mol·L1·S1是指1 s时某物质的浓度为0.8 mol·L1 D．2 mol SO2与 1 mol O2混合一定能生成2 mol SO3 答案 B
7．合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，其反应速率可以用v(N2)、v(H2)、v(NH3)表示，则下列关系正确的是( )
A．v(H2)＝v(N2)＝v(NH3) B．v(N2)＝2v(NH3)
3
C．v(H2)＝v(NH3)
2
D．v(N2)＝3v(H2) 答案 C 8．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施中不能使氢气的生成速率加快的是( ) ．．A．加热
B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸 C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉
解析 B项98%的浓H2SO4使铁片钝化，几乎不能产生H2，C项发生Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，Fe与Cu及稀H2SO4构成原电池，发生了原电池反应，所以增大了反应速率。
答案 B
9．下列各组反应(表中物质均为反应物)中，产生H2的速率最快的是( ) 编号 金属(粉末状)/mol 酸的浓度及体积 反应温度/℃ －A Mg,0.1 60 3 mol·L1硫酸10 mL －B Mg,0.1 60 3 mol·L1盐酸10 mL －C Fe,0.1 60 3 mol·L1盐酸10 mL －D Mg,0.1 50 3 mol·L1硫酸10 mL 答案 A 10．反应：A(g)＋3B(g)2C(g)＋2D(g)，在四种不同情况下的反应速率分别如下：
①v(A)＝0.15 mol·L1·s1
－－
②v(B)＝0.6 mol·L1·s1
－－
③v(C)＝0.4 mol·L1·s1
－－
④v(D)＝0.45 mol·L1·s1
则该反应进行的快慢顺序为________(用序号表示)。 答案 ④>③＝②>①
－－
11．在某一密闭容器中有A、B两种气体，开始时浓度分别为a mol·L1、b mol·L1，A跟B反应生成C，化学方程式为：A＋2B===3C。t s末，用C表示的平均反应速率为d mol·L－1－1－1·s，则此时B的浓度为__________mol·L。
2－－－
解析 用C表示的平均反应速率为d mol·L1·s1，则B的平均反应速率为d mol·L1·s
3
22－1－－
，B的浓度变化为dt mol·L1，此时B的浓度为(b－dt) mol·L1。
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答案 b－dt
3
12．某实验小组对H2O2的分解做了如下探究：
(1)下表是该实验小组研究影响H2O2分解速率的因素时记录的一组数据： 用10 mL H2O2制取150 mL(标准状况下)O2所需的时间(s) －
－
时 间 浓 30% H2O2 度 (s) 15% H2O2 10% H2O2 5% H2O2 反 应 条 件 无催化剂、不加热 无催化剂、加热 MnO2催化剂、加热 几乎不反应 360 10 几乎不反应 480 25 几乎不反应 t 60 几乎不反应 720 120 ①该实验小组在设计方案时，考虑了浓度、________、________等因素对H2O2分解速率的影响。
②推测t的范围为____________。
(2)将质量相同但聚集状态不同的MnO2分别加入 15 mL 5%的H2O2溶液中，并用带火星的木条测试，结果如下： 催化剂 (MnO2) 粉末状 操作情况 混合不振荡 观察结果 剧烈反应，带火星的木条复燃 反应完成 所需的时间 3.5 min 30 min 块状 反应较慢，火星红亮但木条未复燃 ①写出上述实验中发生反应的化学方程式：__________________________________。 ②实验结果表明，催化剂的催化效果与____________________有关。 答案 (1)①温度；催化剂 ②480～720
(2)①2H2O2=====2H2O＋O2↑ ②催化剂的聚集状态(或表面积) 更上一层 13．反应：E＋F===G在温度T1下进行，反应：M＋N===K在温度T2下进行，已知T1>T2，且E和F的浓度均大于M和N的浓度(其他条件均相同)，则两者的反应速率( )
A．前者大 B．后者大 C．相等 D．无法判断 答案 D
14．某同学利用下图装置测定CaCO3和稀盐酸反应的反应速率，开始时电子秤的示数
MnO2
第三节化学反应的速率和限度第1课时化学反应速率
